41.- FEMAP MIDSURFACE MODELING: Método “OFFSET”

Midsurface Modeling” se denomina así el proceso de extracción de la superficie media entre dos caras paralelas de la pared de un sólido con el objetivo de preparar la geometría para mallar con elementos Shell 2-D CQUAD4 en orden a reducir la complejidad del modelo y aumentar la precisión y exactitud del Análisis por Elementos Finitos.

Es un recurso muy potente, versátil y de máxima importancia, particularmente en análisis avanzados (lineales y no lineales) donde, por ejemplo, sería imposible abordar un problema de Análisis No Lineal Dinámico Transitorio Implícito (SOL601,129) con cientos de steps en caso de mallar con elementos sólidos tetraédricos CTETRA, el tamaño de la base de datos sería enorme, probablemente cientos de Gigas, habría que disponer de cientos de GB de memoria RAM para poder abrir el modelo debido al enorme tamaño de la base de datos resultante. Por esta razón es crítico conocer bien cómo crear superficies medias de forma rápida y eficiente para mallar con elementos Shell CQUAD4, en la práctica profesional del experto analista son los elementos más utilizados.

En FEMAP existen numerosas funcionalidades para la creación más o menos automática de superficies medias, las dos más importantes son:

  • Geometry > Midsurface > Automatic…“: agrupa en un mismo comando las tres órdenes siguientes de creación semi-manual de una superficie media: Generate, Intersect y Cleanup. La orden solicita que se introduzca una distancia máxima de búsqueda de pares de superficies, crea las superficies medias, las recorta y borra los trozos que sobran.

Las tareas que lleva a cabo esta orden son las siguientes:

Midsurface Auto
xxxx Surface(s) Selected…
Examining Surfaces…
Extracting Mid-Surfaces…
Removing Duplicates…
Intersecting Mid-Surfaces…
Identifying Unnecessary Mid-Surfaces…
Deleting Unnecessary Mid-Surfaces…

  • Geometry > Midsurface > Offset Tangent Surfaces…“: se utiliza preferentemente sólo con sólidos de espesor constante. La orden pide seleccionar una cara, busca todas las que sean tangentes en base a una tolerancia dada y genera la superficie media. Tiene una peculiaridad muy importante: las superficies medias generadas con el método OFFSET ya están “cosidas“, todas forman un único cuerpo, lo cual facilita el posterior mallado.

La utilización de una u otra orden dependerá en general del tipo de geometría de partida. Por ejemplo, en el siguiente modelo CAD 3-D sólido existe una intersección en T que condiciona como más adecuado el uso del método “Automatic” en vez de “Offset“.

La siguiente imagen muestra la malla generada a base de elementos Shell 2-D CQUAD4. Sobre dicha malla se representa el reparto de la calidad de los elementos utilizando el parámetro de distorsión de la malla ALTERNATE TAPER (se considera fallo cuando Q4_TAPER > 0.5) que en general es el parámetro de control de distorsión de la malla más exigente de NX Nastran con los elementos Shell CQUAD4.

La siguiente imagen muestra la distribución de la calidad de la malla en el modelo de elementos finitos utilizando el parámetro de distorsión de los elementos en base a la relación de aspecto (ASPECT RATIO, AR). Se considera fallo cuando el valor máximo es AR > 10.

Si quieres repetir este tutorial en tu propio ordenador pídenos los modelos con la geometría de entrada y te lo remitimos por e-mail, es un servicio gratuito y exclusivo para nuestros clientes de IBERISA.

Saludos,
Blas.

40.- FEMAP TIPS & TRICKS: Asignar una Tecla de Función a un Programa API

Este vídeo muestra lo fácil y sencillo que es asignar una tecla de función a cualquier programa API (Application Programming Interface) o Macro escrita en el Lenguaje de Programación de Femap.

Saludos,
Blas.

39.- SOLID EDGE ST5: THERMAL SIMULATION

La nueva versión de SOLID EDGE ST5 trae importantes novedades en el módulo de Análisis por Elementos Finitos SIMULATION, siendo la más importante en mi opinión la posibilidad de realizar Análisis de Transferencia de Calor aplicando condiciones de contorno de conducción, convección y radiación (de momento sólo en régimen permanente) con “acoplamiento termo-estructural, es decir, permite usar los resultados de temperaturas de un análisis de transmisión de calor como cargas y condiciones de contorno de un estudio mecánico (estático lineal o pandeo lineal) posterior y obtener los resultados de tensiones térmicas. A esta capacidad de “mapear” resultados de un análisis en otro se le conoce por el nombre de análisis “acoplado” termo-mecánico.

Continue reading

38.- CREACIÓN DE SUPERELEMENTOS EN FEMAP

En el Análisis por Elementos Finitos la demanda de recursos de cálculo siempre estará por encima de las capacidades existentes de los ordenadores actuales. Esta limitación en recursos hardware (espacio en disco y memoria RAM), combinado con restricciones de presupuesto, reducen la capacidad del ingeniero para resolver grandes modelos que requieran largos tiempos de cálculo (¡y el tiempo es oro!). Una solución al problema -en términos de hardware y presupuesto- es el uso de Superelementos de NX NASTRAN.

El principio utilizado en el análisis con superlementos se conoce habitualmente con el nombre de subestructurado: el modelo se divide en una serie de componentes (superelementos), cada uno de los cuales se procesa de forma independiente del resto de superelementos, resultando en un conjunto de matrices de reducido tamaño (masa, amortiguamiento, rigidez y cargas) que describen el comportamiento estático y dinámico del superelemento tal como es visto por el resto de la estructura. Una vez procesados todos los superelementos las matrices reducidas se combinan para formar lo que se conoce como estructura residual, y finalmente se realiza el cálculo de desplazamientos y tensiones en cada superelemento.

Arriba: el modelo de Elementos Finitos completo. (1) La estructura residual (nodos y elementos). (2) Los superelementos

Continue reading

37.- FEMAP TIPS & TRICKS: Extruir Elementos

El vídeo enseña una técnica muy interesante de generar por extrusión mallas 2-D de elementos Shell CQUAD4 a partir del contorno exterior de una malla 2-D utilizando la orden “Mesh > Extrude > Element Face ..”, sin necesidad de que exista ninguna geometría de base ni ninguna malla 1-D en el contorno exterior.

El “truco” está en utilizar el método de selección de caras como “Adjacement Faces: tras seleccionar gráficamente una de las caras laterales haciendo “click” con el ratón en cualquier cara (arista) del contorno exterior de un elemento 2-D la clave está en dar un ángulo de tolerancia mayor de 90º (por ejemplo 99) para que seleccione TODAS las caras de los elementos exteriores del contorno.

Saludos,
Blas.